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一板搞定动态NFC——M24SR Discovery深度评测

2016-04-29
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作者：刘昆磊
来源：21ic

[导读]
来自意法半导体的M24SR-DISCOVERY板载一颗SOP8封装的M24SR系列的动态NFC/RFID标签IC，可应用于家居自动化、智能仪表、工业生产、安防等多领域，方便用户快速开发动态NFC标签应用。

(1)NFC有2种工作模式，分别是被动模式和主动模式。

在被动工作模式中，仅有一个 NFC 设备产生射频场。这意味着它是主动的，并一直扮演NFC 发起者的角色。其他设备是被动的，并一直扮演 NFC 目标的角色。根据天线尺寸和场调制幅度的不同，其工作距离可以达到 10 cm，离散数据速率从 106kbit/s 到 848 kbit/s。

在主动工作模式中，两个 NFC 设备都会产生射频场。与被动模式相比，工作距离可以达到 20 cm，数据传输速率可达 6.78Mbit/s。射频传输是半双工工作，因为射频通道同时用于发送和接收。为防止冲突，设备工作时遵守“说前先听(listen-before-talk)”协议。

(2)NFC技术有3种通信模式，分别是读 / 写模式、卡仿真模式和点对点模式。

工作于读 / 写模式的 NFC 设备从 NFC 部件读取数据或向其写入数据。随后它可能根据读取来自部件的信息执行操作。例如，靠近 NFC 标签的 NFC 手机会检索到一个 URL，并链接到相应的网站。它可以在无需打字的情况下发送 SMS (短消息服务)文本、获得优惠券、启动配对动作、获得电子名片(Vcard)等。该模式使用 NFC 论坛定义的消息格式。这种数据传输不安全。

在卡仿真模式下，NFC 设备的工作类似于标准的非接触式智能卡。这让它可以用于已有的非接触式智能卡基础设施，实现访问控制、非接触式支付、固件更换或数据传输等操作。仿真智能卡的 NFC 设备通常工作在被动 NFC 模式，此时的数据传输是安全的。

在点对点 (P2P)中，具有 NFC 功能的设备工作在主动模式。其中的一个设备会发起通信链接。一旦链接建立，设备就会交替地与其他设备通信，并遵守 “ 说前先听 (listen-beforetalk)” 规则。该通信模式下的数据交换相比其他模式更快。

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图2-2 NFC通信模式

2、意法半导体(ST)公司NFC芯片

意法半导体公司开发制造了三种类别的NFC芯片，分别是静态标签、动态标签和 P2P 接口芯片。可以实现使用智能卡的简单标签应用到智能手机等复杂产品。

(1)静态标签芯片(ST25TA)

静态 NFC 标签不能产生射频场，它属于被动 NFC 设备。存储在静态标签中的数据可以由 NFC 读取器、智能手机等主动NFC 设备读取或修改。

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图2-3 静态标签原理

(2) 动态标签芯片(M24LR 和 M24SR)

该 IC 类型可确保动态 NFC 标签正常工作。动态标签通常集成到电子设备中。当与 NFC 设备 (读取器)交互时，它的特性和工作方式与静态标签都相同。除完全支持静态标签的功能以外，集成动态标签芯片还提供了比如I2C等接口，可以让微控制器MCU读写标签存储器中的内容。

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图2-4 动态标签原理

(3)点对点 (P2P)接口芯片(ST95HF)

点对点 (P2P)通信模式是一种主动 NFC 工作模式，需要两个主动 NFC 设备参与。这类芯片不但支持动态标签 IC 功能，还需要支持自身产生射频场，并提供 RAM 缓存等物理设备。智能手机等需要支持 P2P 模式的设备利用这种 NFC 接口芯片，能够同时满足动态和静态标签接口芯片的要求。

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图2-5 点对点原理

3、M24SR-DISCOVERY评估板结构

M24SR-DISCOVERY是意法半导体ST公司提供的用以评估基于M24SR系列的动态NFC功能的演示套件。该套件有两个版本可供选择：标准版和高级版。高级版包括所有的标准版功能外，还具备了蓝牙模块和耳机，用以实现NFC智能手机与蓝牙模块一触即配的快速配对功能。

M24SR64设备是一个动态的NFC/RFID标签芯片，内部嵌入了64Kb的EEPROM存储器，可以从一个I2C接口或通过一13.56MHz下操作RFID阅读器或NFC手机连接。M24SR-DISCOVERY评估板的内部结构如下图。

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图2-6 M24SR-DISCOVERY评估板结构

其主要特点：

配备M24SR64-Y动态NFC / RFID标签

板载31毫米×30mm的13.56 MHz的双电层蚀刻在PCB上电感天线

板载LQFP64引脚封装的STM32F103RGT6微控制器，基于ARM Cortex-M3内核，1M字节的Flash存储器

配备320 *200像素的彩色液晶LCD屏

使用MicroB型USB接口为评估板供电

JTAG连接器可对微控制器进行编程调试

5向操纵杆用于菜单选择

蓝牙模块音频输出

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图2-7 M24SR-DISCOVERY评估板正面布局

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图2-8 M24SR-DISCOVERY评估板背面布局

4、MS24R芯片

在M24SR-DISCOVERY评估板上板载了一颗SOP8封装的M24SR64-Y动态NFC/RFID 标签芯片。

M24SR64-Y 设备为具有双接口的动态NFC/RFID标签IC。它内置有EEPROM 存储器。可通过I2C接口或13.56 MHz RFID 读卡器或NFC 电话对其进行操作。I2C 接口使用二线串行接口，它在I2C 协议中表现为从设备。RF 协议与ISO/IEC 14443 A 类和NFC 论坛4 类标签兼容。由于RF 和I2C主机可读或写同一存储器，因此同一时刻只能有一台主机与M24SR64-Y 进行通信。